Курс лекций СПУ(тема 1-15) (1252160), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Очевидно, что оператору в процессе управления металлорежущим станком не требуется исчерпывающей информации о работе всех его механизмов, систем и деталей. Значительно важнее обобщенная информация о скорости перемещения исполнительного органа станка (суппорта) или о траектории движения режущего инструмента.

Информация к оператору от металлорежущего станка должна поступать абстрактной и сохранять сведения, причем в наглядном виде, необходимые для решения возникающей перед ним задачи.

Проектируя металлорежущий станок, конструктор должен использовать прежде всего антропометрические данные, которые позволят ему создать удобный в управлении станок. Антропометрия в значительной степени определяет принципы организации зоны ручного управления и является основой для принятия правильных эргономических решений.

Тема 6. Управление обработкой, как процесс передачи и преобразования информации в системе «чертеж детали- готовая деталь».

Рассмотрим в общем виде, как идет реализация информации, содержащейся в чертеже детали при разработке УП и ее реализации при изготовлении детали.

На первом этапе технолог-программист проводит расчет и подготовку управляющей программой с последующим проектированием и изготовлением программоносителей.

При этом имеем два варианта:

а) для одной группы систем ПУ необходимо рассчитать и составить карту наладки, спроектировать программоносители (их чертежи), затем их изготовить для последующего введения и установки в систему ПУ (1-ый вариант);

б) для систем ЧПУ (как потом будет показано), вся информация задается в числовом виде, кодируется и записывается на программоноситель (перфоленту, магнитный диск), а в современных системах ЧПУ вводится сразу в память системы ЧПУ (2-ой вариант). В этом случае исключается очень трудоемкий этап изготовления программоносителя в виде физического аналога изготавливаемых деталей (копира, кулачков, расстановки упоров и др.)

На втором этапе оператор (или наладчик) устанавливают программоносители, режущий инструмент, приспособление, проводят необходимую наладку.

В процессе работы станка с системой ПУ осуществляют установку заготовок, съем готовых деталей, их периодический контроль и др. (если станок – полуавтомат).

Рассмотрим, как в общем виде идет реализация информации чертежа детали при выборе технологической системы (рис. 6.2.).

Обозначим общее количество информации, содержащейся в чертеже детали, и реализуемое при ее изготовлении, как

I=I_c+I_v+I_p+I_m , где (1)

I_c- доля информации, реализуемой путем выбора имеющегося в наличии металлорежущего станка, режущих инструментов, приспособлений;

I_v- доля информации, реализуемая путем проектирования и изготовления отсутствующего в наличии металлорежущего станка, режущих инструментов, приспособлений;

I_p- доля информации, переносимая на деталь путем использования непосредственно цифровой информации чертежа детали;

I_m- доля информации, переносимая при управлении станком оператором вручную.

Введем понятие двух коэффициентов α и β, характеризующих соответственно степень автоматизации управления процессом обработки и степень мобильности (переналаживаемости) применяемой системы управления.

(2)

Если доля участия оператора в управлении (I_m) очень большая, то α 1, и степень автоматизации очень низкая. Например, управление обычным и универсальнымтокарно- винторезным станком. Если наоборот, I_m=0, то α=1, степень автоматизации очень высокая. Например, управление прутковым токарно-револьверным автоматом.

(3)

Этот коэффициент показывает степень мобильности системы управления.

Если переход на обработку другой детали требует минимальных затрат (станок остается тот же, режущий инструмент имеется весь в наличии, приспособления практически имеются и т.д.), тогда β 1, т.е. мобильность очень высокая. Например, станок с современной системой ЧПУ.

Другой пример с прутковым токарно- револьверным автоматом. При переходе на обработку другой детали, необходимо проектировать, изготавливать и налаживать на автомате новые кулачки, устанавливать и регулировать режущие инструменты. В этом случае β 1. Т.е. мобильность системы управления таким автоматом очень низкая.

Тема 7. Общие классификации систем автоматического управления, критерии их сравнительного анализа.

7.1. По виду начальной информации, включаемой в управляющую программу.

По этому признаку все системы программного управления подразделяются на две группы: системы ПУ, работающие на основе полной начальной информации. Сюда относятся системы управления с РВ, механические и следящие копировальные системы, системы ЦПУ и системы ЧПУ; системы ПУ, работающие на основе неполной начальной информации. Сюда относятся адаптивные системы управления.

7.2. По наличию обратной связи.

Системы ПУ могут быть разомкнутыми (без обратной связи) и замкнутыми (с обратной связью). К первой группе относятся системы управления с РВ, механические копировальные системы, системы ЧПУ с шаговыми электродвигателями.

Ко второй группе относятся следящие копировальные системы, системы циклового ПУ, системы ЧПУ с обратной связью, адаптивные системы управления.

7.3. По виду информации в управляющей программе:

а) дискретные;

б) аналоговые (непрерывные).

Системы автоматического управления можно также классифицировать:

- по степени автоматизации;

- по структуре построения;

- характеру функционирования;

- степени сложности;

- динамическим свойствам;

- порядку описывающих их дифференциальных уравнений и др.

7.4. Критерии для сравнительного анализа САУ:

а) быстродействие отработки УП (производительность);

б) точность отработки УП;

в) мобильность;

г) надежность работы;

д) сложность и стоимость;

е) возможность управления сложным циклом;

ж) дистанционность в управлении;

з) возможность саморегулирования.

Важными свойствами систем управления являются также:

- устойчивость- свойство системы возвращаться в исходное или близкое к нему установившееся состояние после прекращения действия возмущения, которое вывело ее из этого состояния. Это свойство всей системы управления.;

- массо-габаритные характеристики системы управления;

- стабильность системы управления- свойство системы сохранять в неизменности свои характеристики в процессе эксплуатации;

- энергопотребление и др.

7.5. Разработка любого станка с ПУ производится под обработку определенной номенклатуры заготовок.

Поэтому на практике имеем: токарные, фрезерные, сверлильные, координатно- расточные, шлифовальные и другие станки с ПУ.

Наряду с этим, как показано выше, появились:

а) токарные многоцелевые станки, на которых кроме токарной обработки производится фрезерование, сверление центровых и внецентровых отверстий и др.;

б) многоцелевые станки (для полной обработки корпусных деталей);

в) станочные комплексы, где можно еще и строгать, шлифовать и др.

Отсюда вывод: могут потребоваться различные технологические возможности станка,- поэтому и разные требования к системе управления:

а) количество управляемых и одновременно управляемых координат;

б) вид и количество вспомогательных движений и команд;

в) характер выполнения перемещений, их взаимосвязь и др.

С другой стороны, на станке может требоваться обработка разных партий заготовок:

а) массовое и крупносерийное производство;

б) среднесерийное производство;

в) мелкосерийное и индивидуальное производство.

Отсюда совокупные требования к станку и системе управления:

а) уровень технологических возможностей;

б) мобильность (гибкость);

в) уровень автоматизации (производительность).

Тема 8. Копировальные системы ПУ и системы управления с распределительным валом (РВ) и кулачками. Принципы их построения и работы.

8.1. Копировальные системы ПУ.

Первыми элементарными системами программного управления (ПУ), позволившими автоматизировать только процесс непосредственной обработки, были механические копировальные системы (рис. 8.1). В качестве программоносителя, который несет на себе данные для управления, здесь применялся подвижный плоский копир 1, обеспечивающий элементарную подачу через щуп 2 суппорта 3 (рис. 8.1,а) или неподвижно установленный копир 5, имеющий более сложный профиль (рис 8.1,б).

При перемещении продольного суппорта 2 (см. рис. 8.1,б) с продольной подачей S_пр щуп 4, закрепленный как и резец на поперечном суппорте 3, скользит по поверхности копира 5. В результате происходит поперечная подача S_поп суппорта 3 и обработка заготовки 1 аналогично профилю копира. Как видно из рисунков, копир в механических копировальных системах выполняет две функции: управления перемещением поперечного суппорта и его рабочую подачу.

Последнее является большим недостатком, так как копир воспринимал силу резания и в результате повышался его износ и снижалась точность обработки заготовки. Поэтому копир приходилось делать часто стальным и для снижения износа проводить его термообработку. В результате имели высокую трудоемкость изготовления копиров, особенно со сложным профилем.

Вторым недостатком данных систем является необходимость после каждого цикла обработки делать, так называемый, отскок щупа от копира, отводить обратно копир или суппорт в исходное положение и там опять подводить щуп к поверхности копира. Это перемещение является дополнительным холостым ходом и снижает производительность обработки.

В самом начале ХХ века, когда был предложен и разработан принцип работы следящей системы, в станкостроении были разработаны и получили широкое применение следящие копировальные системы ПУ токарными и фрезерными станками (рис. 8.2) В отличие от механических копировальных систем ПУ копир 8, заготовкой 1 на рабочем столе 9, имеющий постоянную задающую подачу, выполняет только функцию управления через щуп 7 и копировальную головку 6. Функции рабочей подачи выполняет силовой следящий привод 3 (электрический или гидравлический), получающий сигналы управления 4 от копировальной головки 6 при смещении стола с копиром 8 на величину l и, происходящего в результате этого подъема щупа 7 относительно копировальной головки 6 на величину h . В результате появляется рассогласование в положении щупа 7 и фрезы на шпиндельной бабке 2. По сигналу управления 4 силовой следящий привод ликвидирует это рассогласование, поднимая (или опуская) вслед за щупом шпиндельную бабку с фрезой и через жесткую механическую обратную связь 5, копировальную головку 6 на такое же расстояние h . Выполнение копиром только функций управления позволило изготовлять его из легкообрабатываемого материала, снижать его износ, и тем самым, повышать точность обработки. Резко сократилась трудоемкость и стоимость изготовления копира.

Управляют эти системы работой только одного режущего инструмента, что снижает технологические возможности станка.

Преимуществом этих систем являлась быстрая переналадка станка на изготовление другой детали путем установки другого копира. Однако здесь необходимо не забывать, что новый копир надо спроектировать и изготовить заранее. Обычно это делается параллельно с работой станка.

Следящие копировальные системы ПУ благодаря указанным преимуществам были до появления систем ЧПУ наиболее мобильными. На их основе строились токарно-копировальные и копировально-фрезерные станки, широко применяемые в машиностроении.

Однако после разработки систем ЧПУ выпуск и применение станков со следящими копировальными системами практически превратился из-за указанных выше недостатков этих систем.

8.1. Системы управления с РВ и кулачками.

Характеристики

Список файлов лекций